CN85107220A

CN85107220A - 多关节机器人

Info

Publication number: CN85107220A
Application number: CN198585107220A
Authority: CN
Inventors: 大繁; 盐泽俊次; 大岛范之; 可知孝二
Original assignee: Dainichikikow Co Ltd
Current assignee: Dainichikikow Co Ltd; Dainichi Kiko KK
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-09-28
Publication date: 1986-12-03
Also published as: JPS61284381A; KR870000140A; KR910000861B1

Abstract

这种多关节机器人是在第二臂4的侧板上钻孔，在机器人手腕摆动马达9及手腕转动法兰盘用的马达之中，至少把前者装在第二臂4中，通过在臂的侧板外的挠带传动装置37～42与腕部的支承轴相连。第二臂3和手腕5的组配方便、便于维修且美观。同时，这种机械手不但简化了第一臂3的结构而且也使得转台和第一条臂以及第二条臂的连接大大简化。

Description

本发明是关于具有转台、第一臂、第二臂和手腕，并且该手腕可自如摆动的四轴型的，或该手腕可自如旋转且手腕法兰亦可自如回转的五轴型多关节机器人的。

已有的五轴型多关节机器人如图4所示。该图中，1为机器人底座，2为转台，3为第一臂，4为第二臂，5为手腕，5a为手腕法兰，6为转台驱动用电机，7为第一臂旋转用电机，8为第二臂旋转用电机，9为手腕摆动用电机，10为手腕法兰回转用电机，每个电机都装有各自的减速器。

而且，第一臂3和第二臂4通过一对带有可相对自如回转的法兰的连接组件11互相连接，第二臂旋转用电机8的减速器输出轴，与一端固定在第二臂4上的第二臂转轴12直接连接，因此，通过第二臂旋转用电机8的驱动可使第二臂4旋转。

手腕摆动用电机9安排在与第一臂旋转用电机7同一轴线上，并以将第一臂3夹在它和转台2之间，该电机并以非固定状态插装在第一臂3上，而且，通过托架13固定在转台2上;通过皮带轮14、同步皮带15、皮带轮16、外空心轴17、皮带轮18、同步皮带19、皮带轮20等，将电机的回转力矩传递给手腕回转轴21，从而使手腕5能够摆动，因此，手腕可在保持其姿态不变的情况下，随着第一臂3和（或）第二臂4的旋转而改变位置。此外，22为盲孔法兰。

接上述情况构成的多关节机器人，具有由连接组件11、第二臂回转轴12和外空心轴17组成的三重结构，且动力传递装置容纳在手臂内，因此，装配和维护比较困难。此外，第二臂旋转用电机8和手腕摆动用电机9自第二手臂3处向外突出很多，因此有损于机器人的外观。

另一方面，手腕法兰回转用电机10设置在手腕5内，因此该手腕5的体积重量都较大。

本权利申请的第一发明为多关节机器人提供了以下改进，能使手腕摆动用电机不采用相对手臂外方向上突出的内安装，而采用实质是外安装的形式，同时可使动力传递装置按外安装方式设置，使第一臂和第二臂连接容易，装配性和维护性改善，使机器人的外形美观简洁。

本专利申请的第二项发明为多关节机器人提供了以下改进，能使手腕摆动用电机和手腕法兰旋转用电机不采用相对第二手臂外方向突出的内安装，而采用实质是外安装的形式，同时可使动力传递装置按外安装方式设置，从而使第一臂和第二臂连接容易，同时还可使手腕的体积小重量轻，装配性和维护性好，机器人的外形美观简洁。

本专利申请的第一项发明的多关节机器人除具有包括转台、第一臂、第二臂和手腕，该手腕能自如地摆动的四轴型，或该手腕能自如旋转且手腕法兰亦可自如回转的五轴型多关节机器人所具有的一般特点外，还具有如下特征：

第一电机的容纳孔穿过第二臂的手臂侧板部，通过该孔将手腕摆动用电机容纳在第二臂内，而且，手腕摆动的输出轴自手臂侧板部突出，同时，与该手腕摆动用电机输出轴同侧的手腕摆动轴的轴端自手臂侧板部突出，通过挠带传动装置将该手腕摆动用电机的输出轴和该手腕摆动的轴端连接起来。

本专利申请第二项发明的关节式机器人除了具有包括转台、第一臂、第二臂和手腕、该手腕能自如摆动且手腕法兰能自如回转的五轴型关节式机器人所具有的一般特点外，还具有如下特征：

第一电机的容纳孔穿过第二臂的手臂侧板部，通过该孔将手腕摆动用电机容纳在第二臂内，该电机的输出轴与手腕固定的一对手腕摆动轴中之一者由第一挠带传动装置连接起来，该对手腕摆动轴相对第二臂左右对置，以其两端支承手腕，成为手腕摆动的回转中心，

第二电机的容纳孔贯穿第二臂的手臂侧板部，通过该孔将手腕法兰回转用电机容纳在第二臂中，通过处于第一挠带传动装置相对的另一侧手臂侧板部外方向处的第二挠带传动装置，将该电机的输出轴和能与手腕相对自如回转的一对手腕支承轴中的另一轴连接起来，该对手腕支承轴相对第二臂左右对置，以其两端支承手腕并构成手腕摆动的回转中心。

图1和图2系本专利申请中第一及第二发明的多关节机器人的实施例。

图1为对机器人主要部分进行纵剖视的整体正视图。

图2为手腕部的放大图。

图3为本专利申请第一及第二发明的多关节机器人的变型例主要部分的剖视图。

图4为已有的多关节机器人主要部分纵剖视的整体正视图。

以下，参看图1及图2对本专利申请第一及第二发明的多关节机器人的实施例加以说明。

该关节式机器人为五轴型，1为机器人的底座，2为转台，3为第一臂，4为第二臂，5为手腕，5a为手腕法兰，6为转台驱动电机，7为第一臂旋转用电机，8为第二臂旋转用电机，9为手腕摆动用电机，10为手腕法兰回转用电机，23为减速器。此外，电机6、7本身自带减速器。

第一臂的转轴24通过轴承25、26支承在转台2上，在第一臂侧面外端面处有阶梯形连接法兰24a，使法兰的阶梯部与开设在第一臂3上的孔配合，并用螺钉27从第一臂3内部方向将其紧固。然后，使固定装配在第一臂转轴24上的齿轮29与固定装配在第一臂旋转用电机7减速器输出轴上的齿轮30啮合。此外，第一臂旋转用电机7的减速器部分伸入转台2的内部并由螺钉紧固。

手腕摆动用电机9不是象已有的那样装在第一臂3上，而是装在第二臂4上，因此第一臂3仅需通过第二臂的转轴31就可与第二臂4连接。该第二臂的转轴31通过轴承32、33支承在第一臂3上，在第二臂侧面的外端面处有阶梯连接法兰31a，使法兰阶梯部与开设在第二臂4上的孔配合，并用螺钉34从第二臂4的内部将其紧固。

此外，由于手腕摆动用电机9安装在第二臂4上，因此可将第一臂旋转用电机8和减速器23收容在第一臂3的内部，固定安装在第二臂转轴31上的伞齿轮35与固定安装在第二臂旋转用电机8的减速器23的输出轴上的伞齿轮36啮合，最后用罩壳45整个罩起来。

为了使机器人具有苗条潇洒的外观，把手腕摆动用电机9装在第二臂4内部形成的壳体中并用螺钉紧固。此外，手腕摆动用电机9通过传动机构，即：通过皮带轮37、同步皮带38、装在第二手臂4外侧的皮带轮39以及第一减速器50，可驱动手腕5摆动，而装在手臂外侧的部分则由罩壳46罩盖起来。

为了使手腕5的体积小、重量轻、且具有良好的装配性和维护性，手腕法兰回转用电机10不是象已有的那样装在手腕5的内部，而是通过穿过第二臂4内一侧手臂侧壁的孔装入，用螺钉将电机端部法兰紧固在另一侧的手臂侧壁上;通过装在第一臂4外侧的传动机构，即：通过皮带轮40、同步皮带41、皮带轮42、伞齿轮43、44以及减速器51，使手腕法兰5a旋转，上述机构皆由罩壳47罩盖起来，48、49也是罩壳。

图2为手腕部详细的剖视图。

采用3谐波减速器做为第一和第二减速器50、51。该谐波减速器50、51为扁平式的，是用来将手腕5按实质象夹在第二臂4两片形的前端部之间那种方式安装的，并由下列各部分组成：分别与手腕摆轴52或手腕支承轴53插装为一体的谐波发生器50a或51a，被插装在该谐波发生器50a或51a上并构成一体的柔轮50b或51b，以及与柔轮50b、51b内啮合的园轮50c、50d或51c、51d。于是手腕摆动轴52和手腕支承轴53分别为谐波驱动器50、51的输入轴，柔轮50b、51b相当于原动轮，园轮50c、51c相当于固定在第二臂4上的中间轮，园轮50d、51d相当于进行差动回转的从动轮。而且，谐波减速器50的园轮50d与手腕5固定，此外，谐波减速器51的园轮51d通过回转环54与伞齿轮43固定，并通过该伞齿轮43与固定在手腕5a的回转轴55底端上的伞齿轮44啮合，实现了使手腕法兰5a回转的连接。然后，手腕摆动轴52通过固定在其外端上的皮带轮39和同步皮带38与图1中的皮带轮37连接，从而可由电机9驱动回转，因此，谐波减速器50的减速动作使手腕摆动。另一方面，手腕支承轴53通过固定在其外端的皮带轮42和同步皮带42和同步皮带41与图1中的皮带轮40连接，从而可由电机10驱动回转;因此，谐波减速器51的减速动作经伞齿轮43、44使手腕法兰5a回转。

由于是按上述情况构成的，因此在装配时，可以将机器人底座、转台、转台驱动用电机、第一臂旋转用电机、第一臂回转轴和齿轮等组成为第一组件;将第一手臂、第二手臂旋转用电机及其减速器，第二手臂回转轴以及伞齿轮等组成第二组件;将第二臂，手腕摆动用电机、手腕法兰回转用电机、回转力矩传递装置以及手腕等组成为第三组件，分为三个单元进行部装，而且能用螺钉极其简单容易地将各组件连接起来，机器人的外形也十分美观简洁。

图3为本发明的变型例。与前述实施例相比，电机9、10装在手腕5的邻近处，因此，第二臂不是整个而只是上半部为箱形结构，从而减轻了重量。而且，由于电机9、10邻近手腕5，因此平衡配重56可固定在第二臂4的下端，第二臂4的一个侧面可用一个大的罩壳57罩盖起来。因此，结果是第二臂整体为箱形结构，重量也与图1所示情况略同。如采用该变型例，当第二臂4选用铸件制造时，则价格低廉;此外，皮带轮37装在外侧，与实施例相比同步皮带绕挂容易。

正如以上介绍那样，本申请书的发明之一的多关节机器人在具有转台、第一臂、第二臂和手腕、且该手腕摆动自如的四轴型，或该手腕能自如旋转且手腕法兰能自如回转的五轴型关节式机器人中，由第一电机，容纳孔穿过手臂侧板部，通过该孔将手腕摆动用电机容纳在第二臂内，且输出轴轴端从手臂侧板部突出，与其同侧的手腕摆动轴的轴端自手臂侧板部向外突出，通过挠带传动机构将两轴端连接起来。

因此，可按使手腕摆动用电机不朝相对第二臂外方向突出而实质是在手臂外侧安装那样设置，同时，可将皮带轮、同步皮带组成的动力传递机构按安装在手臂外侧那样设置，因此，与象已有的那样将手腕摆动电机设置在第一臂上的情况相比，其装配性和维护性都得到了改善。

并且，由于手腕摆动用电机容纳在第二臂内，可象实施例那样，用第二臂回转轴将第一臂和第二臂直接连接起来，而不必采用已有的那种三重连接机构，使第一臂和第二臂连接容易，仅就此点而言，就改善了装配性和维护性。

而且，由于将手腕摆动用电机装在第二臂上，使第一臂内部有足够的空间能将第二臂旋转用电机和减速器等容纳在第一臂内，仅就此点而言，就改善了装配性和维护性，同时使机器人的外形美观简洁。

此外，本专利申请的第二发明的多关节式机器人为：

在具有第一臂、第二臂和手腕，该手腕能自如旋转且手腕法兰能自如旋转的五轴型关节式机器人中，

是由第一和第二电机容纳孔穿过手臂侧板部，通过各孔使手腕摆动用电机和手腕法兰旋转用电机相对手腕方向上前后配置、且按各自的输出轴彼此反向容纳在第二臂内，手腕摆动用和手腕法兰旋转用挠带传动机构分别设置在第二臂外侧。

因此，可使手腕摆动用电机和手腕法兰旋转用电机，不采用相对第二臂外方向突出的内安装，而采用实质是外安装的形式，同时，可使由将电机的回转传递为手腕摆动或手腕法兰旋转的皮带轮和同步皮带组成的各传动机构按外安装方式设置，因此，与已有的那种将手腕摆动用电机和手腕法兰旋转用电机设置在第一臂或手腕上的情况相比，装配性及维护性得到了改善，实现了手腕的小型轻重化，构造简易化。

再者，由于手腕摆动用电机容纳在第二臂内，可象实施例那样，用第二臂回转轴将第一臂和第二臂直接连接起来，而不必采用已有的那种三重连接机构，从而使第一臂和第二臂连接容易，反就此点而言，就改善了装配性和维护性。

而且，由于将手腕摆动用电机装在第二臂上，使第一臂内部有足够的空间能将第二臂旋转用电机和减速器等容纳在第一臂内，反就此点而言，就改善了装配性和维护性，同时使机器人的外形更加美观简洁。

Claims

1、具有转台、第一臂、第二臂和手腕，该手腕能自如地摆动的四轴型或该手腕能自如旋转且手腕法兰亦可自如回转的五轴型多关节机器人，其特征为：第一电机的容纳孔穿过第二臂的手臂侧板部，通过该孔将手腕摆动用电机容纳在第二臂内，而且，手腕摆动用电机的输出轴自手臂侧板部突出，同时，与该手腕摆动用电机输出轴同侧的手腕摆动轴的轴端自手臂侧板部突出，通过挠带传动装置将该手腕摆动用电机的输出轴和该手腕摆动轴的轴端连接起来。

2、具有转台、第一臂、第二臂和手腕、该手腕能自如摆动且手腕法兰能自如回转的五轴型多关节机器人，其特征是：

第一电机容纳孔穿过第二臂的手臂侧板部，通过该孔将手腕摆动用电机容纳在第二臂内，该电机输出轴通过第一挠带传动装置与固定在手腕上并从左右两端把手腕支承在第二臂上从而成为手腕摆动中心的一对轴中的一个连接，第二电机的容纳孔贯穿第二臂的手臂侧板部，通过该孔将手腕法兰回转用电机容纳在第二臂中，通过处于与第一挠带传动装置相对的另一侧手臂侧板部外的第二挠带传动装置，将该电机的输出轴和能与手腕相对自如回转的一对手腕支承轴中的另一轴连接起来，该对手腕支承轴相对第二臂左右对置，以其两端支承手腕并构成手腕摆动的回转中心。